作為世界上建設(shè)規(guī)模最大、長(zhǎng)度最長(zhǎng)海底道路隧道,身處變化多端的水文地質(zhì)條件,具有“四極”環(huán)境突出特點(diǎn)
膠州灣第二隧道:全力攻克“世界級(jí)挑戰(zhàn)”
施工環(huán)境更為復(fù)雜
從技術(shù)指標(biāo)看,二隧項(xiàng)目海域段全長(zhǎng)9.95公里(是一隧的2.5倍),最深點(diǎn)距海平面115米(較一隧深33米)。與一隧相比,二隧工程建設(shè)條件更加復(fù)雜,具有“四極”環(huán)境突出的特點(diǎn),即極其復(fù)雜的地質(zhì)條件、極度敏感的建造環(huán)境、極高要求的建造質(zhì)量、極端惡劣的服役環(huán)境
“海底巨龍”加速掘進(jìn)
目前,二隧項(xiàng)目計(jì)劃投入的三臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均已到位。用于服務(wù)隧道的盾構(gòu)機(jī)“國(guó)信號(hào)”正在海底破巖,運(yùn)行平穩(wěn),計(jì)劃每天掘進(jìn)5到6米。青島目前最大的盾構(gòu)機(jī)——兩臺(tái)15.63米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“海天號(hào)”“深藍(lán)號(hào)”將服務(wù)于主線(xiàn)隧道。其中,“海天號(hào)”已于2023年底始發(fā),“深藍(lán)號(hào)”正在開(kāi)展最后調(diào)試,預(yù)計(jì)1月底前始發(fā)。屆時(shí),茫茫膠州灣將有“三條巨龍”同時(shí)在海底潛行
將創(chuàng)五項(xiàng)世界紀(jì)錄
●世界海底隧道建設(shè)史上開(kāi)挖土石方量最大。三條隧道(主線(xiàn)隧道加中間服務(wù)隧道)開(kāi)挖土石方量超過(guò)600萬(wàn)立方米,超過(guò)日本青函海底隧道(520萬(wàn)立方米)和英法海峽隧道(480萬(wàn)立方米)
●世界長(zhǎng)度最長(zhǎng)的海底道路隧道。超過(guò)挪威已建成的呂菲爾克隧道(14.3公里)
●世界上穿越活斷層的最大斷面海底隧道
●世界上水壓最高的超大直徑盾構(gòu)隧道
●世界上首座超大直徑盾構(gòu)與大斷面鉆爆法隧道對(duì)接的海底隧道
海天一色,碧波萬(wàn)頃。蔚藍(lán)色的膠州灣海面之下,備受關(guān)注的膠州灣第二隧道(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“二隧”)項(xiàng)目正在全力推進(jìn)。
在山東省政府日前公布的2024年省重大項(xiàng)目名單中,二隧項(xiàng)目入列2024年省重大實(shí)施類(lèi)項(xiàng)目。該項(xiàng)目也是青島市“十四五”規(guī)劃確定的市政道路“15515+N”工程的第一個(gè)“1”工程和中心城區(qū)“七橫九縱”高快速路網(wǎng)的重要組成部分,是青島城市更新和城市建設(shè)三年攻堅(jiān)行動(dòng)重點(diǎn)項(xiàng)目。
項(xiàng)目啟動(dòng)建設(shè)以來(lái),在青島國(guó)信集團(tuán)項(xiàng)目管理和建設(shè)團(tuán)隊(duì)的合力攻堅(jiān)下,項(xiàng)目3大工區(qū)、6個(gè)施工標(biāo)段、13個(gè)工作面、2個(gè)管片預(yù)制廠(chǎng)不斷刷新“進(jìn)度條”。目前,黃島端隧道單洞掘進(jìn)最長(zhǎng)超3.2公里,已到達(dá)工程最深點(diǎn)——海平面以下115米;青島端盾構(gòu)段服務(wù)隧道已掘進(jìn)1公里。1月底前,三條“鋼鐵巨龍”將同時(shí)潛行膠州灣。
膠州灣第二隧道工程建設(shè)示意圖。
作為世界上建設(shè)長(zhǎng)度最長(zhǎng)的海底道路隧道,具有極其復(fù)雜的地質(zhì)條件、極度敏感的建造環(huán)境、極高要求的建造質(zhì)量、極端惡劣的服役環(huán)境等“四極”環(huán)境突出的特點(diǎn),技術(shù)難度達(dá)到世界級(jí)水平……二隧工程建設(shè)規(guī)模之大、施工難度之高,將載入世界海底隧道建設(shè)史冊(cè)。
“國(guó)信集團(tuán)將進(jìn)一步整合科研資源、凝聚各方智慧,全力攻克二隧項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的諸多難題,努力將二隧項(xiàng)目建設(shè)成為新時(shí)代交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的標(biāo)桿工程,為未來(lái)跨海通道的建設(shè)發(fā)揮示范和引領(lǐng)作用。”青島國(guó)信發(fā)展(集團(tuán))有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)劉魯強(qiáng)表示。
歷時(shí)十年謀劃,落定“關(guān)鍵一子”
在35年的發(fā)展歷程中,國(guó)信集團(tuán)始終堅(jiān)守“成就城市夢(mèng)想”的初心使命,緊緊匹配城市發(fā)展戰(zhàn)略,主動(dòng)融入青島經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大局。膠州灣隧道就是其彰顯國(guó)企擔(dān)當(dāng)、賦能城市穩(wěn)健“成長(zhǎng)”的一件精品力作。
作為一座環(huán)灣型城市,青島高度重視跨膠州灣交通,在我國(guó)跨海通道工程領(lǐng)域一直處于開(kāi)拓和引領(lǐng)地位。2011年6月30日,膠州灣隧道和膠州灣大橋同日建成通車(chē),“一橋一隧”進(jìn)一步優(yōu)化了城市路網(wǎng)格局,提高了膠州灣兩岸交通效率,人流、物流等資源要素在膠州灣兩岸間快速流動(dòng),成為青島一體化發(fā)展的強(qiáng)力引擎。迄今,由國(guó)信集團(tuán)建設(shè)運(yùn)營(yíng)的膠州灣隧道已安全運(yùn)營(yíng)12年有余,2023年日均通行量達(dá)8.7萬(wàn)輛次,單日最高通行量達(dá)11.7萬(wàn)輛次。
2014年6月,國(guó)務(wù)院同意設(shè)立青島西海岸新區(qū),大青島發(fā)展框架不斷拉開(kāi),膠州灣東岸和西岸之間對(duì)快速交通體系的需求更加迫切。另一方面,膠州灣隧道的通行能力已接近設(shè)計(jì)流量,膠州灣跨??焖偻ǖ镭叫钄U(kuò)容,二隧項(xiàng)目的建設(shè)呼聲日益走高。
2023年12月26日,膠州灣第二隧道項(xiàng)目黃島海域段南線(xiàn)與陸域段隧道順利貫通。
事實(shí)上,早在膠州灣隧道建成通車(chē)那一刻起,國(guó)信集團(tuán)就主動(dòng)作為、超前謀劃,積極論證二隧項(xiàng)目,啟動(dòng)了預(yù)可行性研究。說(shuō)起二隧項(xiàng)目,青島國(guó)信集團(tuán)總工程師曲立清深有感觸。作為我國(guó)海底隧道和跨海橋梁建造的引領(lǐng)者,他有著豐富的橋隧建設(shè)和管理經(jīng)驗(yàn),主持膠州灣高速、膠州灣大橋、膠州灣隧道等青島跨海通道的建設(shè),是青島構(gòu)建“隧-橋-路”協(xié)同跨海交通路網(wǎng)的見(jiàn)證者、參與者。
“面對(duì)社會(huì)上關(guān)于橋隧已通車(chē)、青島有沒(méi)有必要建設(shè)第二條海底隧道的爭(zhēng)論,我們堅(jiān)持站在未來(lái)看現(xiàn)在,科學(xué)研究審慎論證,為政府科學(xué)決策提供參考。”曲立清告訴記者,在尊重自然、尊重規(guī)律、尊重科學(xué)、尊重技術(shù)的前提下,集結(jié)兩院院士及行業(yè)專(zhuān)家智慧,國(guó)信集團(tuán)會(huì)同相關(guān)單位開(kāi)展了大量艱苦卓絕的研究與準(zhǔn)備工作,扎實(shí)推進(jìn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)及實(shí)施方案的研究論證,召開(kāi)專(zhuān)家論證和評(píng)審會(huì)議160余次,完成30多項(xiàng)各類(lèi)專(zhuān)題研究報(bào)告,一步一步繪就起二隧工程的藍(lán)圖。
2020年4月,二隧項(xiàng)目正式獲得立項(xiàng)批復(fù)。2020年7月,國(guó)信集團(tuán)中標(biāo)特許經(jīng)營(yíng)權(quán),全面負(fù)責(zé)二隧項(xiàng)目的投資建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。如果從2011年開(kāi)始謀劃算起,二隧項(xiàng)目從謀劃到落地,歷時(shí)整整十年。
施工環(huán)境復(fù)雜,直面“世界級(jí)挑戰(zhàn)”
有了第一條隧道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)“打底”,國(guó)信集團(tuán)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)第二條隧道建設(shè)充滿(mǎn)信心。但相比一隧,二隧面對(duì)的壓力和挑戰(zhàn)遠(yuǎn)超想象。
二隧工程主線(xiàn)全長(zhǎng)17.48公里,西起西海岸新區(qū)淮河?xùn)|路,向東沿劉公島路下方敷設(shè),穿越膠州灣,至青島港附近登陸,在海泊河河口以高架橋梁形式銜接青島東岸城區(qū)。其中,隧道長(zhǎng)14.37公里(海域段9.95公里),最深點(diǎn)距海平面115米,采用雙洞雙向六車(chē)道的主隧道加中間服務(wù)隧道的布置方式。整條隧道工程按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)使用年限100年,設(shè)計(jì)行車(chē)時(shí)速80公里,兼具客運(yùn)與貨運(yùn)車(chē)輛跨海通道的功能。
從技術(shù)指標(biāo)看,二隧項(xiàng)目海域段長(zhǎng)度9.95公里(是一隧的2.5倍),最深點(diǎn)距海平面115米(較一隧深33米)。與一隧相比,二隧工程建設(shè)條件更加復(fù)雜,具有“四極”環(huán)境突出的特點(diǎn),即極其復(fù)雜的地質(zhì)條件、極度敏感的建造環(huán)境、極高要求的建造質(zhì)量、極端惡劣的服役環(huán)境。
頭頂是浩瀚汪洋大海,前方是較難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的海底,身處變化多端的水文地質(zhì),在世界海底隧道史上都是巨大挑戰(zhàn)。從實(shí)踐看,海底隧道突涌水、巖層失穩(wěn)、坍塌等災(zāi)害具有“強(qiáng)隱蔽性、強(qiáng)復(fù)雜性、強(qiáng)突發(fā)性、強(qiáng)破壞性”的突出特點(diǎn)。具體到二隧,根據(jù)前期勘察成果和已開(kāi)挖段實(shí)際情況,二隧的鉆爆段基巖呈現(xiàn)出與一隧不同的水文地質(zhì)特性,一隧海底全是火山噴出巖,未曾遇見(jiàn)花崗巖,二隧海底卻是以花崗巖為基巖,中間穿插著眾多侵入巖,分布著導(dǎo)水性較好的張性裂隙,加之隧道埋深深、與頭頂海水貫通、水壓高、水量無(wú)限,建設(shè)過(guò)程中要面對(duì)長(zhǎng)距離、不間斷的涌水挑戰(zhàn)。
解決好涌水現(xiàn)象,筑牢施工安全防線(xiàn),成為項(xiàng)目建設(shè)推進(jìn)中要突破的一道難題。
2022年4月18日晚上9時(shí)許,超前水平探孔揭露掌子面前方7米處圍巖極為破碎,單孔涌水量高達(dá)550升/分鐘,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了膠州灣隧道及其他類(lèi)似工程,現(xiàn)場(chǎng)形勢(shì)極為嚴(yán)峻。由于提前打了探孔,二隧項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)立即啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)并確定采用“由下向上、由外到內(nèi)的分段前進(jìn)式全斷面帷幕注漿技術(shù)”進(jìn)行注漿堵水。在方案實(shí)施過(guò)程中,項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)24小時(shí)輪流駐扎掌子面作業(yè)一線(xiàn),歷時(shí)14天,注漿水泥達(dá)900噸,成功處理了突涌水,并順利穿越了該斷層破碎帶。
在二隧項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中,類(lèi)似“有驚無(wú)險(xiǎn)”的場(chǎng)景經(jīng)常發(fā)生。
安全質(zhì)量是工程的“生命線(xiàn)”。國(guó)信集團(tuán)始終牢固樹(shù)立“萬(wàn)無(wú)一失、一失萬(wàn)無(wú)”的理念,堅(jiān)持安全第一,以抓本質(zhì)安全為核心,以技術(shù)安全為支撐,確保工程安全和質(zhì)量。著眼于工程的高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全良性互動(dòng),統(tǒng)籌考慮安全、質(zhì)量、工期、運(yùn)營(yíng)效率,將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入工程工序管理,采用海底隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和重大災(zāi)害智能化安全控制技術(shù),并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化隧道設(shè)計(jì)參數(shù),確保復(fù)雜地質(zhì)條件下坍塌和突涌水的風(fēng)險(xiǎn)可知、可控。通過(guò)體系化措施的實(shí)施,前期已成功穿越7條斷層破碎帶,實(shí)踐檢驗(yàn)了采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)、注漿堵水、超前支護(hù)等應(yīng)對(duì)措施的有效性,也積累了較為豐富的現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)。
“二隧項(xiàng)目是一項(xiàng)世界級(jí)的超級(jí)工程,我們要懷著對(duì)工程的無(wú)限敬畏,聚精會(huì)神傾力投入,一切以工程為核心,努力為城市、為人民建設(shè)一個(gè)百年精品工程。”曲立清說(shuō)。
強(qiáng)化自主創(chuàng)新,凝聚行業(yè)頂尖智慧
勇者不避難,智者不失時(shí)。越是難干,越要抓緊干;越是硬骨頭,越要用力啃。
創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。針對(duì)二隧項(xiàng)目面臨的地質(zhì)條件復(fù)雜、作業(yè)空間有限、工序銜接復(fù)雜等挑戰(zhàn),國(guó)信集團(tuán)充分發(fā)揮大項(xiàng)目平臺(tái)優(yōu)勢(shì),強(qiáng)化自主創(chuàng)新和科技攻關(guān),努力打造一條經(jīng)得起歷史和人民檢驗(yàn)、對(duì)國(guó)內(nèi)乃至世界海底隧道領(lǐng)域起到示范引領(lǐng)作用的高品質(zhì)隧道。
應(yīng)對(duì)世界級(jí)難題,需要依靠頂尖行業(yè)專(zhuān)家的智慧。國(guó)信集團(tuán)高標(biāo)準(zhǔn)選擇了國(guó)內(nèi)頂尖、世界領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍,并組建了由錢(qián)七虎院士擔(dān)任名譽(yù)主任、李術(shù)才院士擔(dān)任主任,匯集業(yè)內(nèi)頂尖專(zhuān)家的專(zhuān)家委員會(huì),聯(lián)合建立了巖土和隧道工程災(zāi)害防控與智能建養(yǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地和青島市海底隧道韌性建造技術(shù)專(zhuān)家工作站。
三年來(lái),國(guó)信集團(tuán)還積極開(kāi)展各項(xiàng)科研創(chuàng)新工作,實(shí)施一系列具有針對(duì)性的科研課題專(zhuān)項(xiàng)研究?!逗5姿淼澜ㄔ炫c韌性增強(qiáng)技術(shù)》相關(guān)內(nèi)容已被科技部列為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)支持,《超長(zhǎng)跨海隧道的災(zāi)害規(guī)律和施工控制》入選國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目、成功獲批2022年度山東省新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重大產(chǎn)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目,“青島國(guó)信膠州灣海洋地質(zhì)勘探成果”榮獲青島市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),該成果突破海面勘察技術(shù),探明以“滄口斷裂”為代表的主要斷裂的特性和空間展布,為工程順利推進(jìn)提供了重要參考。
2023年10月,針對(duì)二隧工程的重難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,國(guó)信集團(tuán)特邀第16屆國(guó)際隧協(xié)主席嚴(yán)金秀和4位挪威專(zhuān)家親臨項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)深入調(diào)研。此外,國(guó)信集團(tuán)聯(lián)合中國(guó)中鐵股份有限公司舉辦了首屆海底隧道高質(zhì)量發(fā)展大會(huì),展示了海底隧道領(lǐng)域最新研究成果與發(fā)展趨勢(shì)。如何實(shí)現(xiàn)超大直徑盾構(gòu)與大斷面鉆爆法隧道的對(duì)接,如何解決大水壓海域環(huán)境下的大斷面海底隧道施工的防排水問(wèn)題,如何攻克世界海底隧道最大錯(cuò)斷量的抗震難題,如何在海底隧道智慧建造與施工控制理念與技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破……圍繞這些工程技術(shù)難題,與會(huì)專(zhuān)家就二隧項(xiàng)目隧道施工安全保障技術(shù)、隧道長(zhǎng)距離掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)、隧道功能材料制備技術(shù)等方面提出了多項(xiàng)合理化建議,為項(xiàng)目高質(zhì)量推進(jìn)“把脈問(wèn)診”。
“在惡劣環(huán)境下,海底隧道快速智能建造技術(shù)及裝備等創(chuàng)新成果亟待發(fā)展。”曲立清介紹,建造技術(shù)創(chuàng)新方面,項(xiàng)目將應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料,突破海底隧道智慧建造與施工控制的技術(shù)難題。特別是開(kāi)展海底隧道的智能施工裝備與防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究,應(yīng)用大型機(jī)械化配套施工,將是確保海底隧道安全智慧建造與施工控制的關(guān)鍵。
基于此,與一隧“鉆爆法+明挖法”的施工工藝不同,二隧項(xiàng)目采用了“盾構(gòu)法+鉆爆法+明挖法”組合施工工法,分別從膠州灣東西兩岸向膠州灣掘進(jìn),并在海中對(duì)接。目前,二隧項(xiàng)目計(jì)劃投入的三臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均已到位。用于服務(wù)隧道的盾構(gòu)機(jī)“國(guó)信號(hào)”正在海底破巖,運(yùn)行平穩(wěn),計(jì)劃每天掘進(jìn)5到6米。青島目前最大的盾構(gòu)機(jī)——兩臺(tái)15.63米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“海天號(hào)”“深藍(lán)號(hào)”將服務(wù)于主線(xiàn)隧道。其中,“海天號(hào)”已于2023年底始發(fā),“深藍(lán)號(hào)”正在進(jìn)行最后調(diào)試,預(yù)計(jì)1月底前始發(fā)。屆時(shí),茫茫膠州灣將有“三條巨龍”同時(shí)在海底潛行。
開(kāi)啟“雙隧時(shí)代”,創(chuàng)五項(xiàng)世界紀(jì)錄
一條新隧道,開(kāi)啟新未來(lái)。
從世界范圍看,二隧項(xiàng)目建成后,將創(chuàng)下五項(xiàng)世界紀(jì)錄:三條隧道(主線(xiàn)隧道加中間服務(wù)隧道)開(kāi)挖土石方量超過(guò)600萬(wàn)立方米,超過(guò)日本青函海底隧道(520萬(wàn)立方米)和英法海峽隧道(480萬(wàn)立方米),為目前世界海底隧道建設(shè)史上規(guī)模最大;世界長(zhǎng)度最長(zhǎng)的海底道路隧道,超過(guò)挪威已建成的呂菲爾克隧道(14.3公里);世界上穿越活斷層的最大斷面海底隧道;世界上水壓最高的超大直徑盾構(gòu)隧道;世界上首座超大直徑盾構(gòu)與大斷面鉆爆法隧道對(duì)接的海底隧道。
對(duì)這座現(xiàn)代化國(guó)際大都市而言,二隧項(xiàng)目建成后將開(kāi)啟“雙隧時(shí)代”,使跨膠州灣機(jī)動(dòng)車(chē)通道由“日”字形升級(jí)為“目”字形,進(jìn)一步加強(qiáng)膠州灣東西兩岸交通聯(lián)系,有效緩解西海岸新區(qū)與青島主城區(qū)跨海通道的交通壓力,對(duì)青島環(huán)膠州灣一體化發(fā)展、優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)布局、在青島都市圈中更好發(fā)揮輻射帶動(dòng)和引領(lǐng)作用具有重要戰(zhàn)略意義。
“膠州灣第二隧道項(xiàng)目的建設(shè)將極大提升我國(guó)海底隧道修建的技術(shù)水平,完善理論體系及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),為我國(guó)建設(shè)規(guī)模更大的海底隧道和穿江越海的地下通道提供示范引領(lǐng)作用,并將引領(lǐng)世界超長(zhǎng)海底隧道未來(lái)。”中國(guó)工程院院士、石家莊鐵道大學(xué)教授杜彥良對(duì)二隧項(xiàng)目寄予厚望。